ANSYS中的超单元

ANSYS 中的超单元

摘自htbbzzg的博客，网易

从 8.0 版开始，ANSYS 中增加了超单元功能，本文通过一些实际例子，探讨了 ANSYS 中超单元的具体使用。

1. 使用超单元进行静力分析

根据 ANSYS 帮助文件，使用超单元的过程可以划分为三个阶段 (称为 Pass)：

(1) 生成超单元模型 (Generation Pass) (2) 使用超单元数据 (Use Pass) (3) 扩展模型 (Expansion Pass) 下面以一个例子加以说明：

一块板，尺寸为 20×40×2，材料为钢，一端固支，另一端承受法向载荷。 首先生成原始模型 se_all.db，即按照整个结构进行分析，以便后面与超单元结果进行比较：

首先生成两个矩形，尺寸各为 20×2。 然后定义单元类型 shell63； 定义实常数 1 为： 2 (板厚度)。 材料性能：

弹性模量 E=201000； 波松比 μ=0.3； 密度 ρ=7.8e-9； 单位为 mm-s-N-MPa。 采用边长 1 划分单元；

一端设置位移约束 all，另一端所有 (21 个) 节点各承受 Z 向力 5。 计算模型如下图：

静力分析的计算结果如下：

为了后面比较的方便，分别给出两个 area 上的结果：

超单元部分，按照上述步骤操作如下：

(1) 生成超单元

选择后半段作为超单元，前半段作为非超单元 (主单元)。

按照 ANSYS 使用超单元的要求，超单元与非超单元部分的界面节点必须一致 (重合)，且最好分别的节点编号也相同，否则需要分别对各节点对建立耦合方程，操作比较麻烦。

实际上，利用 ANSYS 中提供的 mesh200 单元，对超单元和非超单元的界面实体，按照同一顺序，先于所有其它实体划分单元，很容易满足界面节点编号相同的要求。对于多级超单元的情况，则还要结合其它操作 (如偏移节点号等) 以满足这一要求。

对于本例，采用另一办法，即先建立整个模型，然后再划分超单元和非超单元。即：将上述模型分别存为 se_1.db (超单元部分) 和 se_main.db (非超单元部分) 两个文件，然后分别处理。

对于 se_1.db 模型，按照超单元方式进行处理。由于模型及边界条件已建立，只需删除前半段上的划分，结果就是超单元所需的模型。

然后直接进入创建超单元矩阵的操作，首先说明一下创建超单元矩阵的一般步骤：

A 进入求解模块： 命令：/Solu

GUI：Main menu -> Solution

B 设置分析类型为 “子结构或部件模态综合 “ 命令：ANTYPE

GUI ：Main menu -> Solution -> Analysis Type -> New Analysis 选择 Substructuring/CMS (子结构或部件模态综合)

C 设置子结构选项 命令：SEOPT